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KSSD使用寿命说明 此资料仅限于Kontron公司内部人员使用 Contents 1. GENERAL DESCRIPTION4 NAND FLASH 的特性4 Kontron SSD 的结构4 SSD 的寿命预期4 SSD 的使用4 2. NAND FLASH 的特性5 NAND FLASH 的存储单元5 NAND FLASH 的操作方式6 NAND FLASH 的出错和失效6 3. Kontron SSD 的结构7 Kontron SSD 的结构7 Kontron SSD 中FLASH 的组织结构8 Kontron SSD 中的ECC，磨损平衡和坏块管理8 4. Kontron SSD 的寿命预期9 应用模式对SSD 的寿命的影响9 Kontron SSD 设计特点对寿命的影响10 Kontron SSD 寿命的估算11 5 Kontron SSD 的使用11 SSD 的使用环境评估11 SSD 的监测和维护12 General Description 此文档描述了Kontron的NAND flash based SSD 跟使用寿命相关的各个方面。使用者可以更深入的了解KontronSSD 的特性，能够根据其具体使用环境对使用寿命进行较准确的评估，并根据SSD的特性选择合适的使用方式，满足使用的需求. 包括以下范围: NAND FLASH 的特性 描述NAND Flash 的基本特性, 包括MLC和SLC, 其工作原理, 组织结构, 操作方式, 失效模式; Kontron SSD 的结构 描述KontronSSD 的结构设计, 系统中各个部分的功能和作用, 在各种操作情况下对Flash 的操作, SSD 的寿命预期 描述不同的访问模式和使用方法对SSD 寿命的影响，为用户选择合适的使用方法提供参考依据。 SSD 的使用 描述KontronSSD 的使用寿命评估方法，以及可以通过私有的命令接口， 对内部健康状态进行监控检查，在情况恶化之前对其进行维护或者更换，避免给用户系统造成意外。 2 .NAND Flash 的特性 NAND FLASH 的存储单元 当前主流的NAND flash 的存储单元（Cell）的结构如下图所示，通过高压在Floating Gate 中注入或者释放电子，来达到存储数据的目的。对于NAND flash 来讲共有三种操作：注入电子称为Program， 释放电子称为Erase，读取电子状态称为Read。 Program 的时候，将Control Gate 接高压（12～20V），Drain 上接低压（0～6V），电子穿透Tunneling Oxide 进入Floating Gate，当高压撤除，由于Floating Gate 被绝缘层包围，电子无法泄漏。Program 只能将电子注入，即写入0，写入0 之后就不能再通过program 写入1。 写入 1 只能通过erase 来实现。Erase 的时候，将Control Gate 接地，Source 接高压，电子穿透Tunneling Oxide 从Floating Gate 释放。 Read 的时候，Control Gate 接地，Source 接低压（约1V），如果Floating Gate中有电子则有电流，没有电子则没有电流，通过检测电流可读出Floating Gate 的状态。 Floating Gate 的充电和放电都需要借助高压穿透Tunneling Oxide 来完成，会对其造成损耗，因此NAND FLASH 是有Program/Erase 的周期数限制的。 由于寻址到1 个NAND cell 所需要的地址线会让大容量的实现变的不太可能，也就是说随着density 的增加，addressing 会占用越来越多的芯片面积，所以实际实施的时候NAND flash 的存储单元（Cell）是串接起来的，一个串称为一个Page；同时，将多个page 做一个集合作为Floating Gate 的充电单位，称为Block。当前NAND FLASH 的结构多为4KByte 组成一个Page，64 或者128 个Page 组成一个Block(MLC和SLC组成一个Block的Page数是不同的，MLC要大于SLC，一般是成倍数关系，这也就是MLC价格低、容量大但使用寿命及稳定性差的根源，关于寿命和稳定性，下面会讲到)，Page 是读取和写入（Program）的基本单位，而Block这是Erase 操作的最小单位。page 的组织结构如下